Cik zirgspēku ir vienā zirgā un cilvēkā

Cik zirgspēku ir vienā zirgā un cik cilvēkā

Gandrīz ikviens pieaudzis cilvēks būs kaut ko dzirdējis par jaudas mērvienību zirgspēks. Tomēr ne visi zinās, ko šī mērvienība nozīmē un to kā tā ir radusies. Vai vienā zirgā tiešām ir viens zirgspēks? Un uz ko ir spējīgs cilvēks?

Mērvienību zirgspēks ieviesa skotu izgudrotājs un inženieris Džeimss Vats, kurš izgatavoja universālu tvaika dzinēju. Tvaika dzinēju izgudroja Tomasa Ņūkomens, bet tā radītajai ierīcei bija nepieciešams liels daudzums kurināmā un nebija maksimāli efektīva.
Džeimss Vats dzinēju pilnveidoja, un lai pārliecinātu fabrikantus pāriet uz viņa tvaika dzinēju, piedāvāja tiem to par to regulāri maksāt trešo daļu no ietaupīto ogļu vērtības. Šāds piedāvājums izrādījās izdevīgs un tā tvaika mašīnas sāka pirkt.

Tomēr šāds piedāvājums neko daudz neizteica dzirnavu īpašniekiem, kuri dzirnavu darbināšanai izmantoja zirgus. Izgudrotājs sāka domāt kā parādīt sava dzinēja priekšrocības salīdzinājumā ar zirgu.

Tieši salīdzināt zirga barības patēriņu ar tvaika dzinēja kurināmā patēriņu nebija iespējams un tādēļ tas izdomāja “zirga spēkus”. Vats novēroja, kā dzirnavās strādā zirgi, un konstatēja, ka vidējs zirgs var pagriezt 3,7 metru (12 pēdas) rādiusa ratu 144 reizes stundā vai 2,4 reizes minūtē. To zinot, Vats aprēķināja, ka zirgs var attīstīt aptuveni 180 spēka mārciņas (~ 800 ņūtonu) lielu vilces spēku. Jauda ir darbs, kas paveikts laika vienībā un Vats aprēķināja, ka zirgam šis rādītājs ir aptuveni 33000 pēdu mārciņas minūtē. Pārvēršot mūsdienu mērvienībās tas ir nepilni 746 vati.

Tad izgudrotājs ķērās pie sava dzinēja jaudas noteikšanas un nāca pie slēdziena, ka tā jauda līdzinās aptuveni 10 zirgu jaudai.
Šādi Džeimss Vats pierādīja, ka tā izgudrojums ir ne tikai jaudīgāks par zirgu, bet tam arī nav vajadzīga atpūta un tas nerada citas ar zirga darbību saistītas neērtības.

Līdz ar rūpniecības attīstību zirgspēks kļuva par galveno jaudas mērvienību. Ilgu laiku visā pasaulē lietoja tikai šo mērvienību. Tomēr zirgi dažādās vietās bija dažādi un atšķīrās arī mehāniķu skaitļi. Vairāki inženieri un fiziķi centās aprēķināt maksimāli standartizētu zirgspēku vakuumā, un tomēr arī to aprēķinātie skaitļi atšķīrās. Nav pārsteidzoši, ka 63 gadus pēc Džeimsa Vata nāves tika pieņemta mūsdienu mērvienība Vats, kas kā noprotams no nosaukuma tika nosaukta par godu Džeimsam Vatam.

Neskatoties uz to no zirgspēku izmantošanas neatteicās un pat tika izdomāti dažādi to paveidi. Eksistē metriskie, hidrauliskie, mehāniskie, elektriskie un citi zirgspēku veidi. Šādus zirgspēkus neviens tā īsti vairs necenšas salīdzināt ar reāliem zirgu spēkiem.

Tomēr vai Vata zirgspēks tiešām ir salīdzināms ar īsta zirga spēku? Nē, ne gluži. Vats veica savus aprēķinus vadoties pēc tā kādu ātrumu spēj attīstīt zirgs ja tam ir jāgriež rats visu dienu. Protams, ka tā nebija zirga maksimāli iespējamā produktivitāte. Ja zirgu piespiestu griezt ratu, cik ātri vien iespējams tas to grieztu ievērojami ātrāk, bet arī nogurtu daudz ātrāk.

Biologi Roberts Stīvensons(R. D. Stevenson) un Ričards Vasersungs (Richard J. Wassersug) veica pētījumus kas parādīja, ka zirgu maksimālā ilgtspējīgā mehāniskā jauda uz kilogramu muskuļu ir no 100 līdz 200 W. Šādi viņi aprēķināja, ka zirga teorētiskā maksimālā jauda ir 18 000 vati jeb aptuveni 24 zirgspēki.

Protams, ilgi šādu slodzi zirgs izturēt nevarētu, jo tam vienkārši atteiktu muskuļi. 24 zirgspēki ir maksimāli iespējamā jauda, kuru zirgs var uzturēt īsu brīdi un lielākajai daļai zirgu šis rādītājs būs krietni zemāks. 1925. gadā kādā gadatirgū Aiovā notika virves vilkšanas sacensības un tajā zirgi uz īsu brīdi spēja sasniegt tikai nepilnus 15 zirgspēkus.

Kas attiecas uz cilvēka spējām tad vidējs vesels cilvēks ilgstoši var veikt darbu, kas līdzinās aptuveni 0,1 zirgspēkam. Savukārt īslaicīgi cilvēks spēj attīstīt aptuveni 1,2 zirgspēkus. Ļoti labi trenēti sportisti uz neilgu brīdi spēj sasniegt 2,5 zirgspēkus un vairāku stundu garumā uzturēt 0,35 zirgspēku jaudu. Noslēgumā piebildīsim, ka tāds sportists kā Useins Bolts uz ļoti īsu brīdi spēja sasniegt 3,5 zirgspēkus.

Atbildēt

Jūsu e-pasta adrese netiks publicēta. Obligātie lauki ir atzīmēti kā *

5 × 3 =

Šajā vietnē surogātpasta samazināšanai tiek izmantots Akismet. Uzziniet, kā tiek apstrādāti jūsu komentāru dati.